一种比例电磁铁及变速器的制作方法

1.本发明涉及电磁铁技术领域，尤其涉及一种比例电磁铁及变速器。


背景技术：

2.比例电磁铁是发动机系统和变速箱系统气动电控执行系统关键部件之一，主要用于根据mcu电控系统提供的pwm电流控制信号输出相应比例的电磁力推动阀门以调节阀门开度，从而实现介质流量、压力的调节。比例电磁铁的特性是输出电磁力与输入电流信号之间呈一定的线性比例关系，其电磁力的大小基本不受衔铁位置的影响。
3.其中，比例电磁铁中通过隔磁环实现导磁和隔磁的作用，以保证输出电磁力与输入电流信号之间的线性比例特性。但是，现有隔磁环要么通过焊接工艺与上下铁芯连接，焊接工艺复杂，报废率高，不利于大批量生产；要么通过过盈装配与静铁芯组装，制造精度高，静铁芯各部件之间的同轴度不易保证，容易发生电磁铁卡滞，可靠性低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种比例电磁铁及变速器，以解决现有技术中隔磁环与静铁芯的焊接工艺复杂及合格率低的问题，并解决现有技术中隔磁环与上下铁芯组装带来的电磁铁卡滞问题。
5.为实现上述目的，提供以下技术方案：
6.第一方面，提供一种比例电磁铁，包括静铁芯、动铁芯、弹性件和线圈组件，所述静铁芯上设置有安装孔，所述动铁芯穿设所述安装孔，所述线圈组件绕设于所述静铁芯的外侧，所述动铁芯能够在所述线圈组件的作用下沿所述安装孔的轴向移动，所述弹性件用于使所述动铁芯复位；
7.所述静铁芯的外壁凹设有隔磁槽，所述隔磁槽环绕所述静铁芯的整个周向设置。
8.可选地，所述隔磁槽的截面为梯形，且所述隔磁槽的槽口的尺寸大于所述隔磁槽的槽底的尺寸。
9.可选地，所述隔磁槽的槽底设置有加强层。
10.可选地，所述加强层为碳氮共渗层。
11.可选地，所述静铁芯为一体成型的一体式结构。
12.可选地，所述动铁芯包括相连的衔铁和推杆，所述安装孔包括相互连通的第一孔和第二孔，所述衔铁设置于所述第一孔中，所述推杆穿设所述第二孔，所述隔磁槽位于所述第一孔靠近所述第二孔的一端的外壁。
13.可选地，还包括第一衬套，所述第一孔远离所述第二孔的一端的内壁凹设有安装槽，所述第一衬套设置于所述安装槽；
14.所述衔铁与所述第一孔之间为间隙配合，所述衔铁与所述第一衬套之间也为间隙配合。
15.可选地，所述第二孔远离所述第一孔的一端内壁设置有第二衬套，所述推杆与所
述第二衬套为间隙配合。
16.可选地，所述第一衬套的内壁设置有第一耐磨层；和/或，所述第二衬套的内壁设置有第二耐磨层。
17.第二方面，提供一种变速器，包括如上所述的比例电磁铁。
18.本发明的有益效果为：
19.本发明提供的比例电磁铁及变速器，在静铁芯的外壁成型出隔磁槽，隔磁槽沿静铁芯的整个周向设置，无需在隔磁槽中填充任何部件，直接以空气作为隔磁介质，从而实现导磁和隔磁的功能，避免了现有技术中隔磁环与静铁芯的焊接工艺复杂及合格率低的问题，从而适用于大批量生产，也避免了现有技术中隔磁环与上下铁芯组装带来的电磁铁卡滞现象，提高比例电磁铁的使用可靠性。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例提供的比例电磁铁的剖视图；
22.图2为本发明实施例提供的比例电磁铁的部分结构的剖视图；
23.图3为本发明实施例提供的比例电磁铁的输出力随pwm调制电流的变化曲线。
24.附图标记：
25.1、第一衬套；2、衔铁；3、静铁芯；4、线圈；5、外壳；6、弹性件；7、线圈包塑；8、线圈骨架；9、推杆；10、第二衬套；11、支撑件；12、动铁芯；13、线圈组件；
26.3a、隔磁槽；31、第一槽壁；32、槽底壁；33、第二槽壁；
27.34、第一孔；35、第二孔；
28.351、第一孔段；352、第二孔段；353、第三孔段。
具体实施方式
29.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，
也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.如图1和图2所示，本实施例提供一种比例电磁铁，包括静铁芯3、动铁芯12、弹性件6和线圈组件13。静铁芯3上设置有安装孔，动铁芯12穿设安装孔。线圈组件13绕设于静铁芯3的外侧。动铁芯12能够在线圈组件13的作用下沿安装孔的轴向移动。弹性件6用于使动铁芯12复位。
33.具体地，当线圈组件13通电时，动铁芯12受到线圈组件13产生的电磁力，其压缩弹性件6并沿安装孔的轴向移动，以伸出安装孔，直到动铁芯12的运动行程达到最大值。整个行程中，电磁力与弹性件6的合力与线圈组件13的输入电流成比例关系，与动铁芯12的行程无关。当线圈组件13断电时，动铁芯12在弹性件6的作用下回到初始位置。
34.进一步地，本实施例的比例电磁铁中，静铁芯3的外壁凹设有隔磁槽3a，且隔磁槽3a环绕静铁芯3的整个周向设置。静铁芯3采用软磁材料制成，在静铁芯3的外壁成型出隔磁槽3a，隔磁槽3a沿静铁芯3的整个周向设置，且隔磁槽3a的轴向与静铁芯3的轴向重合，无需在隔磁槽3a中填充任何部件，直接以空气作为隔磁介质，从而实现导磁和隔磁的功能，避免了现有技术中隔磁环与静铁芯3的焊接工艺复杂及合格率低的问题，从而适用于大批量生产，也避免了现有技术中隔磁环与上下铁芯组装带来的电磁铁卡滞现象，提高比例电磁铁的使用可靠性。
35.可选地，隔磁槽3a的截面(该截面经过静铁芯3的轴向的轴线)为梯形，且隔磁槽3a的槽口的尺寸大于隔磁槽3a的槽底的尺寸，从而使得动铁芯12的输出力与线圈组件13的输入电流之间的比例特性良好。示例性地，隔磁槽3a包括槽底壁32以及相对的第一槽壁31和第二槽壁33。槽底壁32为圆环面，并与安装孔的孔壁同轴。第一槽壁31和槽底壁32的夹角与第二槽壁33和槽底壁32的夹角相同，即隔磁槽3a的截面为等腰梯形。在其他实施例中，也可根据具体情况，调整第一槽壁31和第二槽壁33分别与槽底壁32的夹角。
36.可选地，隔磁槽3a的槽底设置有加强层。由于隔磁槽3a的设置，使得静铁芯3在隔磁槽3a设置处的壁厚较薄，强度被削弱，为此，在隔磁槽3a的槽底设置加强层，从而提高静铁芯3在隔磁槽3a处的疲劳强度，保证静铁芯3对线圈组件13的安装支撑作用。可选地，加强层为碳氮共渗层，采用碳氮共渗的热处理技术，在隔磁槽3a的槽底壁32成型碳氮共渗层，保证磁能利用率的同时，提高静铁芯3的疲劳强度。
37.可选地，静铁芯3为一体成型的一体式结构，保证导磁和隔磁效果的同时，整体结构强度高，且省去现有隔磁环的焊接安装工艺或过盈组装工艺，制造效率高。
38.图3示出了本实施例的比例电磁铁的输出力随输入其的pwm调制电流的变化曲线。其中x轴为pwm调制电流，y轴为比例电磁铁的输出力。从曲线可以看出，本实施例中具有隔磁槽的比例电磁铁的输出力与输入其的pwm调制电流呈良好的比例关系。
39.可选地，线圈组件13包括线圈骨架8、线圈4、线圈包塑7和外壳5。线圈骨架8套设于静铁芯3外。线圈骨架8采用塑料粒子注塑而成。线圈4采用单股铜线在线圈骨架8上绕制而成。铜线表面具有绝缘层。铜线绕制完成后，进行整体注塑以得到线圈包塑7。外壳5套设于线圈包塑7外。外壳5属于磁路部件，采用具有良好导磁性能的软磁金属材料制成。外壳5为筒状回转体。
40.可选地，动铁芯12包括相连的衔铁2和推杆9，安装孔包括相互连通的第一孔34和第二孔35，衔铁2设置于第一孔34中，推杆9穿设第二孔35，隔磁槽3a位于第一孔34靠近第二孔35的一端的外壁。线圈组件13通电时，推杆9受到线圈组件13的电磁力，朝向第二孔35的方向移动，并带动推杆9伸出第二孔35远离第一孔34的一端。将隔磁槽3a设置于第一孔34靠近第二孔35的一端的外壁，以保证隔磁槽3a的导磁和隔磁效果，进而保证动铁芯12的输出力与线圈组件13的输入电流之间的比例特性良好。
41.衔铁2采用具有良好导磁性能的软磁金属材料制成。衔铁2的表面可选采用金属镀层来提高其耐磨性，减小与轴向移动过程中与静铁芯3的机械摩擦。衔铁2为圆柱状回转体结构。由于衔铁2是运动部件，质量大小影响与驱动系统的匹配，为了减小运动冲击，衔铁2采用部分空心结构。
42.推杆9属于动力输出部件，采用非导磁金属材料制成。可选地，通过对推杆9的表面进行热处理，来提高其表面耐磨性。推杆9与衔铁2通过过盈方式连接，两者同步轴向移动。
43.可选地，该比例电磁铁还包括第一衬套1，第一孔34远离第二孔35的一端的内壁凹设有安装槽，第一衬套1设置于安装槽。衔铁2与第一孔34之间为间隙配合，衔铁2与第一衬套1之间也为间隙配合。
44.衔铁2运动过程中，可能会与第一孔34的内壁或第一衬套1的内壁接触。为此，将衔铁2与第一孔34间隙配合，且衔铁2与第一衬套1也间隙配合，减少衔铁2轴向移动过程中与静铁芯3或第一衬套1的机械摩擦，从而减小迟滞，保证比例电磁铁的使用可靠性。需要说明的是，考虑到气隙磁阻的存在，衔铁2与第一孔34的间隙以及衔铁2与第一衬套1的间隙，不应过大，以保证电磁力输出。
45.第一衬套1与静铁芯3为过盈装配。第一衬套1采用非磁性金属材料制成。第一衬套1为圆筒状的回转体结构。可选地，第一衬套1的内壁设置有第一耐磨层，以提高第一衬套1的内壁的光洁度和耐磨度，减小衔铁2与第一衬套1接触时的机械摩擦。示例性地，第一耐磨层为特氟龙涂层。
46.可选地，第二孔35远离第一孔34的一端内壁设置有第二衬套10，推杆9与第二衬套10为间隙配合。将推杆9与第一衬套1间隙配合，减少推杆9轴向移动过程中与第二衬套10的机械摩擦，从而减小迟滞，保证比例电磁铁的使用可靠性。需要说明的是，考虑到气隙磁阻的存在，推杆9与第二衬套10的间隙不应过大，以保证电磁力输出。
47.第二衬套10与静铁芯3为过盈装配。第二衬套10采用非磁性金属材料制成。第二衬套10为圆筒状的回转体结构。可选地，第二衬套10的内壁设置有第二耐磨层，以提高第二衬套10的内壁的光洁度和耐磨度，减小推杆9与第二衬套10接触时的机械摩擦。示例性地，第二耐磨层为特氟龙涂层。
48.第二孔35包括依次连通的第一孔段351、第二孔段352和第三孔段353。第一孔段351远离第二孔段352的一端与第一孔34连通。第一孔段351的孔径小于第一孔34的孔径，第二孔段352的孔径小于第一孔段351的孔径，第三孔段353的孔径大于第二孔段352的孔径。上述的弹性件6位于第一孔段351内，弹性件6套设于推杆9上，且弹性件6的一端与衔铁2抵接，另一端与第一孔段351和第二孔段352连接处的阶梯面抵接。弹性件6与第一孔段351为间隙配合。推杆9与第二孔段352为间隙配合。上述的第二衬套10装设于第三孔段353中。示例性地，弹性件6为弹簧。
49.可选地，弹性件6与衔铁2之间设置有支撑件11。支撑件11采用非磁性金属材料制成。一方面，弹性件6可以减少衔铁2轴向运动过程中，支撑件11撞击第一孔34和第二孔35的连接处的阶梯面；另一方面，弹性件6用于在线圈组件13断电后驱动衔铁2回复至初始位置。本实施例中，线圈4断电后，支撑件11与第一孔34和第二孔35的连接处的阶梯面的轴向距离，为动铁芯12的最大行程。
50.本实施例提供的比例电磁铁，直接在静铁芯3的外壁凹设出隔磁槽3a，无需在隔磁槽3a中填充任何部件，直接以空气作为隔磁介质，从而实现导磁和隔磁的功能，避免了现有技术中隔磁环与静铁芯3的焊接工艺复杂及合格率低的问题，从而适用于大批量生产，也避免了现有技术中隔磁环与上下铁芯组装带来的电磁铁卡滞现象，提高比例电磁铁的使用可靠性。
51.本实施例还提供一种变速器，包括上述的比例电磁铁，该比例电磁铁的输出力与输入电流的比例特性好，可应用于变速器的气动控制系统中，实现对气动控制系统中气体的流量及压力的精确调节。
52.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。